2025年降噪同写考试题及答案

2025年降噪同写考试题及答案1.（单选）在主动降噪耳机中，下列哪一组参数组合最能准确描述前馈式ANC系统对1kHz窄带噪声的抑制极限？A.麦克风灵敏度－38dBV、相位误差±5°、增益裕度12dBB.麦克风灵敏度－42dBV、相位误差±2°、增益裕度6dBC.麦克风灵敏度－35dBV、相位误差±1°、增益裕度3dBD.麦克风灵敏度－40dBV、相位误差±3°、增益裕度9dB答案：C。解析：1kHz处相位误差±1°可将残余噪声压至最低，3dB增益裕度已逼近稳定性边界，使环路增益在该频率点达到0dB时仍保持临界阻尼，实现理论最大抑制约－28dB。2.（单选）某混合ANC芯片在48kHz采样率下运行，其自适应滤波器采用分区频域NLMS算法，当子带宽度设为750Hz时，系统延迟最低可降至：A.0.33msB.0.67msC.1.00msD.1.33ms答案：B。解析：750Hz子带对应64点FFT，帧移32样点，延迟=32/48k≈0.67ms。3.（单选）被动降噪耳罩在200Hz处插入损失为18dB，若耳垫夹紧力从5N增至10N，其200Hz插入损失约增加：A.3dBB.6dBC.9dBD.12dB答案：A。解析：夹紧力加倍，密封边缘刚度提高，低频泄漏降低约50%，插入损失增加≈10log10(2)≈3dB。4.（单选）在车载道路噪声主动控制（RNC）系统中，采用加速度计作为参考传感器时，其最适安装位置是：A.转向管柱B.副车架与车身连接点C.车顶棚中央D.座椅导轨答案：B。解析：副车架连接点可最早捕获悬架振动，时延最小，相干系数在40–200Hz范围内高于0.8。5.（单选）下列哪一项不是造成ANC耳机“负压感”的主观因素？A.耳膜位移低频峰值B.30–50Hz频段增益过冲C.反馈环路群延迟>1.5msD.高频扩展不足答案：D。解析：高频扩展不足影响音质，但不直接引发耳膜位移导致的“吸住”错觉。6.（单选）将一只封闭耳机的驱动单元后腔体积从2cm³减至1cm³，其低频共振频率f0约：A.上升1.4倍B.上升2.0倍C.下降1.4倍D.不变答案：A。解析：f0∝1/√V，体积减半，f0上升√2≈1.4倍。7.（单选）在数字ANC方案中，采用32位浮点运算代替24位定点，可带来最大降噪性能提升的频段是：A.20–50HzB.100–200HzC.500–1kHzD.2–4kHz答案：A。解析：20–50Hz需极高环路增益，浮点动态范围大，可抑制量化噪声累积，提升约3dB。8.（单选）某反馈ANC系统开环传递函数在300Hz处相位为－150°，欲使该频率成为最大抑制点，需引入的相位超前量为：A.30°B.60°C.90°D.120°答案：A。解析：最大抑制需总相位－180°，已－150°，故超前30°。9.（单选）在双麦克风波束形成降噪算法中，若阵元间距d=2cm，对500Hz声源形成端射方向零陷，所需附加延迟τ为：A.0.10msB.0.15msC.0.20msD.0.29ms答案：D。解析：端射零陷需τ=d/c=0.02/343≈0.058ms，但因需反相，总延迟=0.5/500=1ms，差值≈0.29ms。10.（单选）采用深度学习做宽带降噪时，若训练集SNR分布为{－6,0,6,12dB}，推理阶段输入SNR=3dB，模型输出SNR最可能接近：A.6dBB.9dBC.11dBD.15dB答案：C。解析：网络在0–6dB区间充分训练，插值后增益约8dB，故3+8=11dB。11.（多选）影响反馈ANC系统稳定性的主要非线性因素包括：A.扬声器BL(x)曲线不对称B.麦克风声学端口湍流C.电池内阻随温度变化D.耳垫记忆海绵蠕变答案：A、B、D。解析：C为线性时变参数，A、B、D直接引入谐波或时变增益。12.（多选）下列哪些措施可降低数字ANC系统的群延迟：A.提高采样率至96kHzB.采用partitionedblockfrequencydomainadaptivefilterC.在W系数量化时使用canonicsigneddigit编码D.将IIR滤波器替换为等效FIR答案：A、B。解析：C与延迟无关，D通常增加延迟。13.（多选）在开放式earbuds的ANC设计中，利用“声泄漏反泄漏”模型可估计：A.耳道口剩余声压B.外界风噪频谱C.个体佩戴差异D.低频增益上限答案：A、C、D。解析：风噪为随机湍流，不在deterministic反泄漏模型内。14.（多选）关于心理声学掩蔽在降噪中的应用，正确的是：A.louder低频信号可掩蔽quieter高频噪声B.临界带宽随中心频率升高而增大C.时域掩蔽后效比前效长D.同时掩蔽阈值在1kHz附近约为－10dBSPL答案：B、C。解析：A错误，低频难掩蔽高频；D应为+10dBSPL。15.（多选）在车载ANC系统中，若发动机阶次噪声频率与车身结构模态重合，可采取：A.调整发动机悬置刚度B.在参考信号路径加入自适应陷波C.提高采样率以扩展控制带宽D.在误差麦克风处增加质量块答案：A、B、D。解析：C无法解决模态耦合导致的控制信号放大。16.（填空）已知某反馈ANC系统环路增益T(jf)=K·e^(－j2πfτ)/(1+jf/fc)，当K=3，fc=800Hz，τ=0.5ms时，系统增益裕度为______dB。答案：9.5。解析：令|T|=1，解得f=640Hz，此时相位=－2π·640·0.001－arctan(640/800)=－2.01rad－0.67rad=－153°，相位裕度27°，增益裕度=20log10(1/0.335)=9.5dB。17.（填空）一副耳机的被动隔声在4kHz为30dB，若耳垫漏缝面积占1%，则该频率实际隔声下降______dB。答案：20。解析：隔声量TL=10log10(1/τ)，漏缝τ≈0.01，TL下降=10log10(1/(1－0.01))≈20dB。18.（填空）采用声全息重建车内声场时，若阵列孔径0.8m，最高可分辨频率为______Hz（c=343m/s）。答案：214。解析：fmax=c/(2D)=343/(2·0.8)≈214Hz。19.（填空）在自适应ANC中，若步长μ满足0<μ<2/(3·tr[R])，其中R为参考信号自相关矩阵，则算法收敛时间常数τe=______样点。答案：1/(2μλmax)，λmax为R最大特征值。20.（填空）将一段语音通过STFT分析，帧长20ms，帧移10ms，采样率16kHz，则频率分辨率Δf=______Hz。答案：50。解析：Δf=1/T=1/0.02=50Hz。21.（判断）反馈ANC系统对非相干噪声（如旁人说话）的抑制能力理论上为零。答案：正确。解析：反馈拓扑无参考信号，无法预测随机干扰。22.（判断）在相同响度下，粉红噪声比白噪声更容易被感知到调幅。答案：错误。解析：粉红能量集中在低频，人耳时域分辨差，调幅感知弱。23.（判断）采用MEMS麦克风阵列做波束形成时，麦克风相位失配>5°将导致低频白噪声增益急剧恶化。答案：正确。解析：低频波长长，相位误差直接转化为漏检，白噪声增益∝10log10(N(1+σ²))。24.（判断）在数字主动降噪中，使用浮点运算可完全避免极限环振荡。答案：错误。解析：极限环由量化非线性引起，浮点仅降低概率，无法根除。25.（判断）人耳最小可辨延时（MAA）在1kHz附近约为10μs，因此ANC系统群延迟>0.5ms必被感知。答案：错误。解析：MAA需双耳信号，单耳群延迟感知阈值约2–5ms。26.（简答）说明为何反馈ANC在50Hz以下常采用IIR滤波器而非高阶FIR，并给出稳定性保障措施。答案：50Hz以下需极高增益与陡峭相位补偿，高阶FIR延迟大且需>400阶，IIR可用8阶实现相同曲线；稳定性保障：1.采用级联二阶节，每节增益<1；2.在线估计扬声器位移，用LMS更新系数，约束极点半径<0.98；3.加入感知加权系数，抑制大信号下的非线性偏移。27.（简答）列举三种可实时估计耳垫泄漏量的算法，并比较其运算量。答案：1.注入近端伪随机序列（MLS），计算泄漏传递函数，复杂度O(NlogN)；2.利用误差麦克风相干函数，估计泄漏增益，复杂度O(N)；3.采用扩展卡尔曼滤波，联合估计泄漏系数与ANC系数，复杂度O(N²)。运算量：2<1<3。28.（简答）描述“声透明”模式在开放式earbuds中的实现原理，并给出频响补偿目标曲线。答案：通过外侧麦克风采集环境声，经低延迟(<0.5ms)数字滤波后由驱动单元重放，滤波器目标为Htarget=1/(1+Zleak/Zear)，其中Zleak为泄漏阻抗，Zear为耳道口阻抗；频响补偿目标曲线：20Hz–1kHz±2dB，1–4kHz+3dB，4–10kHz平滑回落至－2dB，以抵消泄漏高频损失。29.（简答）解释为何深度学习降噪在GPU服务器训练后，在嵌入式DSP推理时需做权重量化，并给出最小精度损失策略。答案：嵌入式内存与功耗受限，需8位量化；策略：1.采用逐通道量化，缩放因子用2的幂次，避免除法；2.对敏感首层与末层保留16位；3.量化感知训练，在前向插入伪量化节点，反向用STE估计梯度；4.引入知识蒸馏，以浮点模型为教师，量化模型为学生，损失函数加KL散度项，可使SNR下降<0.3dB。30.（简答）阐述车内RNC系统为何需采用多通道虚拟传感技术，并给出一种基于LMS的虚拟传感算法步骤。答案：真实误差麦克风靠近人耳，但物理安装受限，故用虚拟传感；算法步骤：1.离线测量车体传递函数，建立次级路径模型S(z)；2.在训练阶段，用头部追踪器记录乘客头部位置，采集虚拟点d(n)；3.在线阶段，用物理误差麦克风e(n)与参考x(n)，通过滤波xLMS更新虚拟估计器Wv(z)，使ev(n)=d(n)－yv(n)最小；4.将Wv(z)输出作为新误差信号，驱动多通道RNC，实现头部区域降噪提升4–6dB。31.（计算）已知前馈ANC系统次级路径S(z)=0.8z^－3，参考信号x(n)为单频200Hz正弦，采样率16kHz，目标在误差麦克风处完全抵消，求理想自适应滤波器W(z)的幅值与相位（用延迟节数表示）。答案：200Hz对应周期80样点，S(z)延迟3样点，故W(z)需补偿幅值1/0.8=1.25，相位延迟－3样点，即W(z)=1.25z^－77，使总延迟80样点=1周期，实现反相。32.（计算）一副耳机在人工耳测得被动隔声曲线TL(f)，在100Hz为12dB，200Hz为18dB，400Hz为24dB，假设泄漏呈线声源模型，求泄漏等效缝隙宽度d（空气密度ρ=1.2kg/m³，声速c=343m/s，耳垫周长L=0.18m）。答案：TL=10log10(1+((2ρc)/(σZ0))^2)，其中σ=泄漏率=Ld/(πa²)，Z0=415Pa·s/m；代入TL=12dB，解得d≈0.11mm。33.（计算）某反馈ANC系统使用二阶IIR陷波器，中心频率f0=300Hz，采样率fs=16kHz，要求3dB带宽20Hz，求滤波器系数a1、a2。答案：r=1－π·20/8000≈0.992，θ=2π·300/16000=0.1178rad，a1=－2rcosθ≈－1.976，a2=r²≈0.984。34.（计算）在双层玻璃主动隔声系统中，外层玻璃受声波激励产生振动，其表面速度v，内层玻璃速度u，两玻璃间距离d=0.02m，若用声强法测得入射声强Ii=1×10^－3W/m²，透射声强It=1×10^－6W/m²，求所需次级力F（玻璃面密度m=5kg/m²，角频率ω=628rad/s）。答案：隔声量TL=10log10(Ii/It)=30dB，速度级差ΔLv=30dB，需|v－u|减小至1/31.6，次级力F=mω|Δv|=5·628·(1×10^－3/31.6)≈0.099N。35.（计算）已知自适应滤波器长度L=256，输入信号x(n)为AR(1)过程，自相关系数ρ=0.9，求NLMS算法理论稳态EMSE（excessmeansquareerror）。答案：EMSE=μσv²Tr(R)/2，其中Tr(R)=σx²(1+ρ²+…+ρ^(2L－2))≈σx²/(1－ρ²)，设μ=0.1，σv²=10^－4，σx²=1，则EMSE≈0.1·10^－4·1/(2·0.19)≈2.6×10^－5。36.（综合设计）为一款真无线开放式earbuds设计一套“环境自适应降噪”方案，要求：1.不堵塞耳道口；2.步行风噪<30km/h下降噪>20dB；3.功耗<5mW/侧；4.支持透传通话。请给出系统架构、算法流程、麦克风与扬声器选型、功耗预算，并绘制信号流图。答案：系统架构：外侧2×MEMS（上/下波束）、内侧1×MEMS、动铁+动圈同轴单元；主控：BTSoC集成24bitDSP，96MHz，支持FLOAT；算法：1.风噪检测：外侧双麦相干<0.3判为风噪，切换单麦谱减；2.ANC：采用partitioned64–128点频域NLMS，子带750Hz，步长μ=0.02，更新率12kHz；3.透传：外侧麦经0.4msIIR补偿，+3dB@2kHz；4.通话：内侧麦做波束+NN降噪，训练集含风噪；器件选型：外侧SPH9855（－38dBV，130dBSPL），内侧T3902（－42dBV），单元采用Sonion2389+复合膜，灵敏度118dB@1kHz，THD<0.5%；功耗：DSP2.5mA@1.2V→3mW，麦克风0.5mW，扬声器驱动1.2mW，总计4.7mW；信号流图：外侧麦→预放→ADC→风噪检测→切换开关→频域NLMS→反相→DAC→驱动→内侧麦→通话NN→蓝牙上行；透传支路：外侧麦→0.4msIIR→加法器→驱动。37.（综合设计）为轿车后排座位设计头枕嵌入式RNC系统，目标降低发动机二阶与四阶噪声各8dB，给出传感器布局、次级声源布局、参考信号获取方式、MIMO控制策略及头模实验结果预测。答案：传感器：2×加速度计固定于后排副车架，2×误差麦克风嵌入头枕中央距耳廓30mm；次级声源：4×超薄扬声器（25mm×35mm）隐藏于头枕侧翼，共振频率180Hz；参考：曲轴转速CAN总线→阶次跟踪→生成正交参考信号；MIMO：4×2FxNLMS，矩阵步长对角化，子带200–400Hz，收敛速度0.3s；实验预测：使用B&KHATS，二阶(100Hz)降噪9dB，四阶(200Hz)降噪7.5dB，总声压级下降5dB(A)，语音清晰度提升12%。38.（综合设计）针对开放式办公室60dBSPL稳态空调噪声，设计一款桌面个人降噪柱，要求形成高1.2m、直径0.6m的静音区，给出阵列几何、驱动器数量、最大驱动电压、控制算法及实测性能。答案：阵列：16×全频单元环形排布，直径0.18m，高0.15m，单元间距0.11m；驱动器：2英寸钕磁，额定功率3W，阻